Erin Calipari komt uit een basketbalfamilie. Haar vader, John Calipari, coacht sinds 1998 universiteits- en professioneel basketbal en leidt zes teams naar de NCAA Final Four, en haar broer coacht herenbasketbal aan de Vanderbilt University in Nashville, Tennessee, waar ze nu werkt. Maar toen ze als student bij haar universiteitsteam kwam, besefte ze dat haar sterke punten elders lagen. "Ik was in orde. Ik was niet geweldig,' zei ze. "Het werd me na een paar jaar vrij duidelijk dat dit geen carrièrepad was."

Buiten het veld richtte ze zich als hoofdvak biologie op hormonen en neurotransmitters. Ze raakte gefascineerd door de neurobiologie van hoe en waarom drugs zoals cocaïne en opioïden verslavend zijn, toen ze leerde over de effecten van ecstasy op het serotoninesysteem. “Ik dacht dat drugs zo cool waren omdat ze de hersenen kapen,” zei ze. “Medicijnen nemen in wezen de normale systemen die we in ons lichaam hebben en sturen ze op een manier aan die ervoor zorgt dat je weer drugs wilt gebruiken.”

Na een afstudeeropdracht in de neurowetenschappen, in 2017, Calipari haar laboratorium opzetten bij Vanderbilt om te onderzoeken hoe verslaving verband houdt met de manier waarop de hersenen leren en beslissingen nemen. “Beslissen wat we wel en niet moeten doen, is van fundamenteel belang voor alles wat we doen”, aldus Calipari. “Je legt je hand op een hete kachel, je leert heel snel dat je dat niet nog een keer moet doen.” Verslaving kan het vermogen van iemand verminderen om te leren dat drugsgebruik hem pijn doet, en ook zijn vermogen om überhaupt iets te leren.

Haar wereld botst nog steeds met de sport, bijvoorbeeld als ze lezingen geeft aan atleten over de gevaren van middelengebruik. Sporters kunnen kwetsbaar zijn voor verslaving als ze pijnstillers, zoals opioïden, voor blessures krijgen voorgeschreven. Er bestaat een risico op afhankelijkheid als opioïden langdurig worden ingenomen, zelfs als patiënten de bevelen van artsen opvolgen – een feit dat heeft geleid tot een landelijke noodsituatie voor de volksgezondheid. Tennessee wel een epicentrum van de opioïdenepidemie. In 2022 had Nashville de op een na hoogste tarief van de sterfgevallen door overdoses in het land.

Calipari leidt daarom onderzoek om de mechanismen van verslaving te ontrafelen in een stad waar veel mensen last hebben. Het feit dat haar werk de mensen om haar heen zou kunnen helpen, motiveert Calipari, hoewel verslaving geen probleem is dat zij, of wie dan ook, gemakkelijk kan herkennen.

"Als je aan verslaafde mensen denkt, denk je aan de stereotiepe beelden die we hebben van mensen die drugs injecteren en flauwvallen", zei ze. “Maar dat is niet de grootste groep mensen die lijden aan middelenmisbruik. Het zijn verpleegsters. Het zijn leraren. Het zijn dokters. Het zijn atleten.”

Wat het onderzoeken van verslaving en het vinden van behandelingen ervoor bijzonder uitdagend maakt, zei ze, is dat het bij verschillende mensen anders voorkomt, afhankelijk van waaraan ze verslaafd zijn (een middel of een gedrag), hun motivaties, hun genetica, hun geslacht en hun gedrag. toegang tot hulpbronnen. Welke neurale paden opnieuw worden bedraad als gevolg van verslaving, kan ook sterk variëren van persoon tot persoon.

Quanta sprak met Calipari over de rol van het bekende, maar nog niet goed begrepen, molecuul dopamine bij verslaving en leren, hoe verschillende geslachten verslaving anders ervaren, en hoe haar jaren van opgroeien in de sport van invloed waren op de manier waarop ze de wetenschap vandaag de dag benadert. Het interview is voor de duidelijkheid ingekort en bewerkt.

Hoe ziet leren eruit in de hersenen, en hoe interfereren medicijnen daarmee?

Onze hersenen zijn geprogrammeerd om ons te helpen dingen te zien die belangrijk zijn en daarop te reageren. Het bepaalt of we iets opnieuw moeten doen of niet. Moeten we verhuizen of blijven? Is dit goed of slecht? Is dit iets waar ik op moet letten?

Drugs overtuigen onze hersenen: “Ja, dit is belangrijk. Dit is iets wat we opnieuw moeten doen.” Drugs bepalen niet alleen beslissingen over de drug zelf, maar ook beslissingen over niet-medicamenteuze stimuli in onze omgeving. Ze veranderen de manier waarop we leren.

Hoe werkt dat op moleculair niveau?

Geneesmiddelen zoals opioïden werken op dopamine. De meeste mensen beschouwen dopamine als een ‘pleziermolecuul’, maar dat is niet het hele plaatje. Ja, dopamine komt vrij door het belonen van stimuli zoals chocolade of suiker. Maar het komt ook vrij bij aversieve stimuli zoals stress of pijn. Het vuurt af als dingen nieuw of anders zijn, of ze nu goed of slecht zijn. En op die manier is dopamine van cruciaal belang om je te helpen leren.

Medicijnen blijven in principe dopamine stimuleren, zelfs als de dingen niet langer nieuw of anders zijn. De hersenen blijven denken dat iets belangrijk is, wat je een signaal geeft om op te blijven letten. Maar terwijl medicijnen op dat moment de dopamine verhogen, put langdurig drugsgebruik het uit. Dus met steeds meer drugsgebruik is er steeds minder dopamine in de hersenen, wat betekent dat het moeilijk is om iets nieuws te leren.

Moet dopamine opnieuw worden gedefinieerd als een ‘leermolecuul’ in plaats van een ‘pleziermolecuul’?

Ja. Het begrijpen van dopamine als een molecuul dat bepaalt hoe effectief we leren, is veel nauwkeuriger.

Hoe bestudeer je dit ingewikkelde systeem?

In mijn laboratorium gebruiken we verschillende strategieën voor het registreren en manipuleren van verschillende cellen in de hersenen om te proberen erachter te komen welke cellen en circuits ons helpen adaptieve beslissingen te nemen. En dan, zodra we deze circuits hebben geïdentificeerd, gaan we naar binnen en zeggen we: hoe verandert blootstelling aan medicijnen de manier waarop het systeem werkt? We doen dit werk op fysiologisch en epigenetisch niveau. Het doel is om de basisbiologie te begrijpen – hoe drugs de circuits kapen – en vervolgens uit te zoeken of we het proces kunnen omkeren. We kunnen bijvoorbeeld CRISPR-tools gebruiken om een ​​deel van de plasticiteit in specifieke hersencellen om te keren.

Kan het begrijpen van hoe dopamine werkt ons uiteindelijk helpen behandelingen voor verslaving te ontwikkelen?

Het is erg belangrijk om te begrijpen wat dopamine doet om de hersenen te helpen leren. Maar het zal heel moeilijk zijn om daarop te mikken. Je kunt dopamine niet zomaar blokkeren: als je dat wel doet, kunnen mensen zich niet meer bewegen en kunnen ze nergens op letten. Er wordt veel werk verricht op verschillende manieren om het dopaminesysteem te verfijnen in plaats van het alleen maar aan of uit te zetten. Ik denk dat dat is wat we zullen moeten doen.

Hoe is het om als verslavingsonderzoeker te werken in een van de epicentra van verslaving?

Nashville is slecht. Op het hoogtepunt van de opioïdenepidemie had Tennessee een van de hoogste percentages opioïdenrecepten. De laatste jaren is dit gedaald, maar het opioïdenprobleem niet. En het zijn niet alleen opioïden voor ons; methamfetamine is ook een grote. En dus bevindt Vanderbilt zich in deze unieke ruimte als een van de grootste onderzoeksziekenhuizen in de regio, op een knooppunt van middelenmisbruik.

Soms is het vermoeiend om de verslaving morgen niet op te kunnen lossen. Dat is overweldigend op een niet geweldige manier. Soms is het verdrietig om met mensen te praten die aan een middelenmisbruikstoornis lijden, en ik weet niet hoe ik ze kan helpen. Ze stellen mij vragen als expert. Maar ik ben een expert op het gebied van de specifieke neurobiologische veranderingen die optreden. Het is voor mij moeilijk om de impact van deze aandoening op het dagelijkse leven van een individu te begrijpen, aangezien ik het niet persoonlijk heb ervaren.

Komen we dichter bij het begrijpen en uiteindelijk vinden van een remedie voor verslaving?

Het genezen van verslaving is moeilijk omdat verslaving niet één uniforme ziekte is. Sommige mensen die aan een verslaving lijden, hebben comorbide stoornissen zoals angst en depressie. Sommige mensen gebruiken medicijnen omdat ze pijn proberen te vermijden. Sommige mensen vertonen dwangmatig gedrag, andere niet.

Alleen al het begrijpen van wat er vergelijkbaar en verschillend is in de hersenen van individuen met elk van deze unieke symptomen, zal van cruciaal belang zijn om te begrijpen hoe de behandeling überhaupt moet worden aangepakt. In mijn lab kijken we bijvoorbeeld naar de verschillen tussen mannen en vrouwen.

Wat vind je?

Als je kijkt naar waarom mensen drugs gebruiken, is de kans groter dat vrouwen aangeven drugs te gebruiken om negatieve gevolgen, zoals stress en angst, te vermijden of te ontvluchten. Mannen zijn vaker geneigd om impulsief drugs te gebruiken, high te worden en met vrienden om te gaan. Beide geslachten gebruiken drugs, en een bepaald percentage van beiden zal een stoornis in het middelengebruik ontwikkelen. Maar ze doen het om verschillende redenen.

Hormonen hebben hier veel mee te maken. We ontdekten dat estradiol, een ovariumhormoon dat circuleert tijdens de menstruatiecyclus, de manier verandert waarop nicotine in de hersenen werkt door de functies van de receptoren te veranderen.

We ontdekten ook dat als je dieren onbeperkte toegang tot medicijnen geeft, mannetjes en vrouwtjes dezelfde hoeveelheid medicijnen gebruiken, en dat hun gedrag er identiek uitziet. Maar toen we keken naar welke eiwitten in hun hersenen veranderden, waren mannen en vrouwen totaal verschillend. Veel van die eiwitten hebben vergelijkbare cellulaire functies. Wat we denken dat er gebeurt, is dat dit medicijn de dopamine bij zowel mannen als vrouwen verhoogt en gedrag op dezelfde manier aanstuurt, maar de moleculaire routes die door beide geslachten worden gebruikt, zijn heel verschillend.

Waarom zouden de hersenen van verschillende geslachten verschillende routes gebruiken om hetzelfde punt te bereiken?

Als je een systeem zou hebben waarbij je één neuron nodig hebt om één stukje informatie te coderen, zou dat systeem gevoelig zijn voor mislukkingen. Alles zou elke keer perfect moeten werken om door de omgeving te kunnen navigeren. Maar de hersenen hebben veel redundanties, wat betekent dat je niet alles nodig hebt om perfect te werken. Er zijn veel manieren om hetzelfde doel te bereiken. Waarom mannen en vrouwen verschillende manieren hebben om gedrag te coderen, is waarschijnlijk gebaseerd op de evolutie en het voortbestaan ​​van onze soort.

Dit moet een zwaar vakgebied zijn om in te werken. Wat houdt jou gemotiveerd?

Wat mij dagelijks bezighoudt, is dat dit belangrijke vragen zijn. Leren over het volgende en het oplossen van moeilijke problemen is op zichzelf super bevredigend. Als je dan diep ademhaalt, een stapje terug doet en beseft dat de lastige problemen die je oplost echt een impact hebben op mensen – dan wordt het zelfs nog betekenisvoller.

Maar waar ik echt mijn motivatie vandaan haal, is het begeleiden van de volgende generatie. Toen ik onderzoek ging doen, was het mijn doel om zoveel mogelijk mensen te beïnvloeden. De manier waarop ik dacht dat ik dit zou doen, was door iets belangrijks te ontdekken en de samenleving te veranderen, wat uiteraard het uiteindelijke doel is. Maar toen ik hier aankwam en mijn laboratorium opzette, besefte ik dat je studenten leert dat ze dit werk kunnen doen. Door hen in staat te stellen erachter te komen waar ze goed in zijn en waar ze van houden, blijf ik doorgaan, zelfs als de wetenschap niet altijd gaat zoals ik dat wil.

Je bent een soort coach van je eigen team.

Als je uiteindelijk een laboratorium runt, besef je dat het veel wetenschap is, maar ook veel niet-wetenschap. Het gaat erom mensen te laten samenwerken en de juiste omgeving voor elk individu te creëren, wat een uitdaging kan zijn. Het is alsof je een team samenstelt. Als ze samenwerken, is het voor elk individu minder moeilijk. En als je het op de juiste manier doet, wint iedereen.

Je bent ook een pleitbezorger voor vrouwen in de wetenschap. Waar kwam die aandrijving vandaan?

Niemand in mijn familie had vóór mij een universitair diploma. Omdat mijn vader aan sport doet, lag er niet zoveel nadruk op academici. Toen kwam ik in een ruimte terecht waar – ik wil niet zeggen dat ik er niets mee te maken had, maar ik was in de buurt van een groep mensen waarvan ik dacht dat ze slimmer waren dan ik. Ze wisten wat ze deden. Ze wisten welk pad ze moesten volgen. En ik had het gevoel dat ik langs de zitting van mijn broek vloog.

Ik had toevallig geweldige mentoren die me hielpen op een pad te blijven waarvan ik niet wist dat ik me bevond. En toen ik ouder werd, begon ik te beseffen dat ik hier thuishoorde. Ik was net zo slim als de mensen om mij heen. Dat alleen al deed me beseffen hoe belangrijk het is om mensen het gevoel te geven dat ze erbij horen.

In plaats van vrouwen te vragen zich als mannen te gedragen, zodat ze passen in een systeem dat voor mannen is gebouwd, moeten we misschien het systeem veranderen om de dingen te versterken die we missen, namelijk dingen die vrouwen ter tafel brengen – hoe ze door de wereld navigeren, hoe ze dingen waarnemen, hoe ze studenten ondersteunen. Wij hebben er enorm veel baat bij om ruimte te creëren voor vrouwen.

Je hebt je hele leven aan sport gedaan, inclusief basketbal op de universiteit. Denkt u dat dit enige invloed heeft gehad op uw huidige carrière? 

De grootste dingen die je in de sport leert, zijn hoe je jezelf kunt pushen om elke dag beter te worden, hoe je terug kunt komen na mislukkingen en hoe je op je teamgenoten kunt vertrouwen. Toen ik jonger was, leerden deze ervaringen mij hoe ik naar mijn werk moest komen nadat een experiment niet werkte en hoe ik om hulp kon vragen als ik die nodig had.

Tijdens mijn training was ik de atleet die het spel speelde. Maar toen ik faculteit werd, was ik ineens de coach. Mijn werk is nu anders. Het is gericht op hoe ik mijn team beter kan laten worden. Ik moet uitzoeken wat de sterke punten van elke persoon zijn en hen in een positie brengen om te slagen. Ik ben hier ook om ze te helpen de gaten op te vullen met geweldige teamgenoten die goed zijn in dingen waar ze misschien niet goed in zijn. Sport heeft mij de vaardigheden gegeven om me te concentreren op hard werken en gemotiveerd zijn, en ze hebben mij een raamwerk gegeven voor het creëren van een effectief team en het motiveren van hen om het beste uit zichzelf te halen.

Je vader, John calipari, is een professionele basketbalcoach. Was hij een mentor voor je?

Hij was een geweldige mentor, maar meer met de dingen die hij deed dan met de dingen die hij zei. Toen ik op de middelbare school zat, werd hij ontslagen. Kijken hoe hij wordt ontslagen, maar dan terugkomt en zegt: 'Weet je wat, het is prima; Ik ga opstaan ​​en dit opnieuw doen” – dat was heel belangrijk voor mij, om te beseffen dat zelfs als dingen als grote mislukkingen aanvoelen, dit soms het begin van iets nieuws is.

Quanta voert een reeks onderzoeken uit om ons publiek beter van dienst te zijn. Neem onze lezersenquête biologie en je doet mee om gratis te winnen Quanta handelswaar.